DE102013016386A1

DE102013016386A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Einstellung mehrfarbiger Lichtszenen in Kfz

Info

Publication number: DE102013016386A1
Application number: DE102013016386.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Schmitz; Bernd Burchard
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-02
Also published as: EP3053410A2; WO2015044442A2; WO2015044442A3; EP2854482A1; WO2015044447A2; EP3053409A2; EP3053409B1; WO2015044447A3; EP3053410B1; EP2854483A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung, umfasst eine Mehrzahl von LEDs in mehreren Farben, Treiber zum Betreiben der Mehrzahl von LEDs. Des Weiteren umfasst diese mehrere mit der Mehrzahl von LEDs und dem Stromkreis verschaltete und den jeweiligen Strompfaden entsprechende Schalter und/oder Regler, die Teil der Treiber sind, sowie eine zugehörige Steuerung (101) zum aperiodischen und unabhängigen Öffnen und Schließen der besagten Schalter oder Regler Dabei hat Steuerung (101) eine veränderliche Bus-Adresse, um einen jeweiligen Anteil eines zugewiesenen Eingangsdatenflusses zu identifizieren und darauf zu reagieren Dabei erzeugt die Steuereinrichtung (101) eine Mehrzahl von PCM-Signalen (102, 103, 104) erzeugt. Jedes PCM-Signal (102, 103, 104) entspricht dabei jeweils einer Farbe der Mehrzahl von LEDs (106, 107, 108, R, G, B) verschiedener Farben. Der logische Zustand jedes der PCM-Signale (102, 103, 104) wird dabei durch das Öffnen und Schließen eines der Schalter oder der Regler entsprechend dem jeweiligen logischen Zustand eines PCM-Steuersignals bestimmt. Das Frequenzspektrum des Betrags der Frequenz des jeweiligen PCM-Signals (102, 103, 104) und/oder des jeweiligen PCM-Steuersignals ist dabei bandbegrenzt. Dabei umfasst ein Datenflussanteil des Datenstromes auf einem Datenbus (EBUS, 109) oder innerhalb eines funkgestützten Datenstroms Daten zur Bestimmung des jeweiligen Füllfaktors des jeweiligen PCM-Signals (102, 103, 104) und/oder des jeweiligen PCM-Steuersignals der jeweiligen verschiedenfarbigen LED.

Description

Einleitung
Die Verfügbarkeit mehrfarbiger LEDs ermöglicht die Einstellung verschiedener Lichtszenen insbesondere in Innenräumen. Ganz besondere Bedingungen herrschen dabei im Innern von Kfz.
Im Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, bei denen eine PWM Ansteuerung zur Regelung der Helligkeit verwendet wird.
Die PWM Modulation ist mit einigen Nachteilen insbesondere im Hinblick auf EMV-Aspekte behaftet, die in der hier beschriebenen Offenbarung behandelt werden sollen.
Zur Einführung ist daher eine Definition der PWM angebracht, wie sie heute von einem Fachmann verstanden wird.
Die Pulsweitenmodulation (PWM) respektive Pulslängenmodulation (siehe auch „Karsten Block, Peter Busch, Ludger Erwig, Franz Fischer, Wilken Pape, Manfred Weißgerber: Elektroberufe. Lernfelder 9–13. Energie- und Gebäudetechnik. 1. Auflage. Bildungsverlag EINS, Troisdorf 2006. ISBN 978-3-427-44464-0. S. 216 ff., 253 ff., 304” oder auch PLM für Puls-Längen-Modulation ist gemäß allgemein anerkannter Definition eine Modulationsart, bei der eine technische Größe (z. B. der elektrische Strom) zwischen zwei Werten wechselt. Dabei wird bei konstanter Frequenz der Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert, also die Breite der ihn bildenden Impulse. Der englische Begriff für das Verfahren lautet Pulse-Width-Modulation (PWM. Die PWM ist auch unter Pulsbreitenmodulation (PBM) und Pulsdauermodulation (PDM) bekannt. Der letztgenannte Begriff ist genormt. (Siehe auch DIN 5483-1: 1983 – Zeitabhängige Größen: Benennung der Zeitabhängigkeit. Nr. 7.3)
Im Stand der Technik sind beispielsweise Beleuchtungsvorrichtungen bekannt, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlern in zumindest zwei verschiedenen Farben umfassen, die darauf ausgelegt sind, an einen Stromkreis gekoppelt zu werden, der eine Stromquelle und eine gemeinsame Potentialreferenz enthält, Treiber (TR1, TR2, TR3, DRV) zum Betreiben der Mehrzahl von Lichtstrahlern enthält, von denen zumindest zwei mit der Mehrzahl von Lichtstrahlern und dem Stromkreis verschaltet sind und den jeweiligen Strompfaden der zumindest zwei verschiedenfarbigen Lichtstrahler entsprechende Schalter umfassen. Des Weiteren enthält besagte Beleuchtungsvorrichtung aus dem Stand der Technik eine Steuerung zum periodischen und unabhängigen Öffnen und Schließen von zumindest zwei Schaltern. Dabei besitzt die Steuerung eine ihr von außen zugewiesene, veränderliche Bus-Adresse, um einen jeweiligen Anteil eines zugewiesenen Eingangsdatenflusses zu identifizieren und darauf zu reagieren, wobei der Datenflussanteil, insbesondere ein adressiertes Datenpaket, dieser Steuerung zugewiesen ist. Dabei ist diese Beleuchtungsvorrichtung aus dem Stand der Technik insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtstrahler eine LED ist und die Steuerung eine Mehrzahl von PWM-Signalen erzeugt, wobei jedes PWM-Signal jeweils einer Farbe der Mehrzahl von LEDs verschiedener Farben entspricht und jedes der PWM-Signale einen entsprechenden der zumindest zwei Schalter zum Öffnen und Schließen mit entsprechenden Frequenzen gemäß den jeweiligen Arbeitszyklen veranlasst, und wobei der Datenflussanteil Daten zur Bestimmung der jeweiligen Arbeitszyklen der zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs umfasst.
1 zeigt ein beispielhaftes Spektrum für eine bipolare PWM entsprechend dem Stand der Technik.
Das Spektrum strahlt sehr stark auch noch in höheren Frequenzen. Dies verursacht massive EMV-Probleme.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung löst die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Versorgung von Lichtstrahlern und/oder LEDs mit elektrischer Energie bereitzustellen, wobei ein Störspektrum mit verringerter Amplitude und ein in gewissen Grenzen im Gegensatz zum Stand der Technik modellierbares Störspektrum entstehen.
Diese Aufgabe wird mit einer Konstruktion gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Eine später in der Beschreibung ergebende Teilaufgabe ist die Bereitstellung eines Pseudozufallssignals mit einem Füllfaktor, der von 50% abweicht. Diese Teilaufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 45 sowie einem Verfahren nach Anspruch 33 gelöst.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung löst das Problem der unkontrollierten EMV-Emissionen durch die Nutzung von Zufalls-Bit-Folgen oder Pseudozufalls-Bit-Folgen. Solche Zufallsfolgen und Pseudozufallsfolgen haben die Eigenschaft, dass ca. 50% der Bits 1 sind und ca. 50% der Bits 0 sind. Bei einer echten Zufallsfolge handelt es sich um weißes Rauschen. Würde eine solche Folge direkt für die Ansteuerung der Leuchtkörper, insbesondere der LEDs benutzt, so würde deren Leuchtstärke auch in Frequenzbereichen rauschen, die durch das menschliche Auge wahrgenommen werden. Dies ist nicht erwünscht. Es ist daher wichtig, dass die Zufallsfolge bandbegrenzt ist. Insbesondere ist es wichtig, dass unterhalb einer unteren Grenzfrequenz ω_u die Amplitude des Steuersignals 0 oder für den Anwendungszweck vernachlässigbar ist.
Eine Möglichkeit um ein bandbegrenztes Pseudozufallssignal zu generieren, ist die Nutzung rückgekoppelter Schieberegister. Wenn die Länge des Schieberegisters K Bits beträgt, so ist die maximale Periodendauer T_P für ein solches rückgekoppeltes Schieberegister bis zur Wiederholung T_P = (2^K – 1)T_clk
Dabei bedeutet T_clk die Taktperiodendauer für den Schiebevorgang. Die Rückkopplung erfolgt durch ein einfach primitives Polynom. Hier sei auf die europäische Anmeldung EP2631674A1 verwiesen. Der Kehrwert der maximalen Periodendauer T_P ist die untere Grenzfrequenz. Dabei ist jedoch zu vermerken, dass eine solche Pseudozufallsfolge immer einen mittleren Erwartungswert von ca. 50% für eine 1 hat und somit nicht zur Amplitudenregelung geeignet ist.
Es stellt sich somit die Teilaufgabe, wie eine Pseudozufallsfolge oder besser noch eine Zufallsfolge mit einem vorgegebenen Erwartungswert kleiner oder größer als 50% erzeugt werden kann.
Im Folgenden wird dieser Erwartungswert in % mit Füllfaktor bezeichnet, da er bestimmt, wie viele 1-Bits im Mittel auf wie viele 0-Bits kommen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst diese Teilaufgabe mit Hilfe von vordefinierbaren Codes, die mit einer konstanten Taktrate gesendet werden. Im Folgenden wird ausschließlich das Beispiel eines 4-Bit-Codes besprochen, da dieser in den Zeichnungen und der Beschreibung kurz und vereinfacht dargestellt werden kann. In einer realen Anwendung dürften in analoger Weise wesentlich längere Codes zum Einsatz kommen. Insofern ist diese Beschreibung nur beispielhaft und beschränkt die Offenbarung ausdrücklich nicht auf diese Code-Länge.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus mehreren Leuchtkörpern (106, 107, 108, R, G, B), die über Zuleitungen (102, 103, 104) mit jeweils einem Treiber (TR1, TR2, TR3, DRV) verbunden sind. Ein Controller regelt die Leistung und/oder den Strom und/oder die Spannung, die der jeweilige Treiber (TR1, TR2, TR3, DRV) an den Leuchtkörper (106, 107, 108, R, G, B) abgibt. Im Falle einer LED-Schaltung, die aus Parallel- und Serienschaltungen von LEDs bestehen kann, ist dies vorzugsweise eine Stromansteuerung. Eine Spannungs- bzw. Leistungssteuerung ist aber ebenso sinnvoll.
Im Gegensatz zum beschriebenen Stand der Technik erzeugt in jedem der Treiber (TR1, TR2, Tr3, DRV) ein PCM-Kanal (CHN) ein PCM-Signal (102, 103, 104) entsprechend einem vorgegebenen Code, dem aktiven Code, und dem im Folgenden beschriebenen Verfahren.
Dieser aktive Code (in dem besagten beispiel win 4-bit-Code) kann jeweils in einem Speicher (CTAB) für die beispielhaften 16 Codes, die sich aus den besagten beispielhaften 4 Bit ergeben, abgelegt sein.

Eine solche beispielhafte Code-Tabelle (CTAB) wird im Folgenden für den besagten beispielhaften 4-Bit-Code angegeben. Als Füllfaktor wird im Folgenden die Anzahl der 1-Bits in einem Code in Bits geteilt durch die Länge des Codes in Bits als Prozentzahl angegeben. Der Maximale Füllfaktor beträgt demnach 100%.

Benennung des Codes in den Figuren	Füllfaktor	Code	Datenwort	Code-Klasse
0_1	0%	0000	000	0
1_1	25%	1000	100	1
1_2	25%	0100	100	1
1_3	25%	0010	100	1
1_4	25%	0001	100	1
2_1	50%	1100	010	2
2_2	50%	1010	010	2
2_3	50%	1001	010	2
2_4	50%	0110	010	2
2_5	50%	0101	010	2
2_6	50%	0011	010	2
3_1	75%	1110	110	3
3_2	75%	1101	110	3
3_3	75%	1011	110	3
3_4	75%	0111	110	3
4_1	100%	1111	001	4
Nicht benutzt	Nicht benutzt	Nicht benutzt	101	Nicht benutzt
Nicht benutzt	Nicht benutzt	Nicht benutzt	011	Nicht benutzt
Nicht benutzt	Nicht benutzt	Nicht benutzt	111	Nicht benutzt

In dem hier beschriebenen Beispiel zur Verdeutlichung der Erfindung soll ein Zahlenwert von 0 der besagten beispielhaften 4-Steuerbits einer Leistungs- oder Stromabgabe von 0% und einem Füllfaktor von 0% entsprechen. Ein Zahlenwert von 16, also der Zahlenwert des Codes, bei dem alle 4 Bits auf logisch 1 stehen, soll einer Abstrahlleistung von 100% und einem Füllfaktor von 100% entsprechen.
Dabei korrespondiert beispielsweise ein 3-Bit-Datenwort zur Selektion des Füllfaktors mit jeweils einer Code-Klasse.
Dabei ist es nicht notwendig, dass der Mittelwert der Bits eines Codes, der Füllfaktor, einem von außen vorgegebenen Zahlenwert, einem Datenwort, tatsächlich proportional ist. Es ist beispielsweise denkbar, dass eine Intensitätskennline durch unterschiedliche Codes implementiert wird. Für diesen Zweck kann ein Code beispielsweise über mehr als 16-Bit für das besagte Beispiel verfügen, wobei der konkrete Code beispielsweise durch eine 4-bit-Zufallszahl aus der Menge der Codes mit gleichen Füllfaktor ausgewählt wird.
So ist es beispielsweise sinnvoll, die physiologische Empfindlichkeit zu berücksichtigen.
Im Folgenden wird zur Vereinfachung nur eine proportionale Zuordnung zweischen Datenwort und Füllfaktor betrachtet. Der Anspruch dieser Offenbarung wird dadurch aber nicht beschränkt. Es ist offensichtlich, dass zu einem Wert, bei dem N Bits der M Bits, die den Code bilden – in dem Beispiel 4 Bit –, einen logischen Wert von 1 haben q = M! / (M – N)!N! Möglichkeiten der Kodierung der M Bits, die von der PCM-Kanal (CHN) erzeugt werden. Würde der PCM-Kanal (CHN) stets den gleichen Code senden, so hätte dies zur Folge, dass einzelne Frequenzen bevorzugt würden. Das Ziel eines Verwischen der Transienten würde vefehlt. Es ist daher sinnvoll, die Codes von PCM-Periode zu PCM-Periode auszutauschen. Dabei werden Codes gleichen Füllfaktors zu Code-Klassen zusammengefasst. In dem Beispiel eines 4-Bit langen Codes gibt es daher 4 Code-Klassen: Eine Klasse mit Füllfaktor 0% mit nur einem Mitglieds-Code, eine Klasse mit Füllfaktor 25% mit 4 Mitglieds-Codes, eine Klasse mit Füllfaktor 50% mit 6 Mitglieds-Codes, eine Klasse mit Füllfaktor 75% mit 4 Mitglieds-Codes und eine Klasse mit Füllfaktor 100% mit wieder nur einem Mitglieds-Code.
Der Austausch kann beispielsweise dadurch geschehen, dass beispielsweise wie oben beschrieben, mittels eines rückgekoppelten Schieberegisters und eines einfach primitiven Polynoms, das beispielsweise in Form einer entsprechende Logik implementiert ist, eine Zufalls- oder Pseudozufallszahl (ZZ) in einem Zufallsgenerator (ZG) erzeugt wird, die nun aber nicht direkt zur Ansteuerung des Leuchtkörpers und/oder der LED, sondern zur Selektion des zu verwendenden aktiven Codes aus der Menge der erlaubten und/oder möglichen Codes für die nächste Sendeperiode aus den Codes der vorgegeben Code-Klasse durch einen Controller (CTR) genutzt wird und diesen zu verwendenden aktiven Code festlegt. Die Code-Klasse entspricht dabei dem gewünschten Füllfaktor. Sie entspricht in der Funktion der des Tastverhältnisses bei einer PWM. Durch die Selektion der Code-Klasse kann somit ein Füllfaktor für das PCM-Signal festgelegt werden, der von 50% wesentlich abweicht, also zumindest in bestimmten Betriebslagen weniger als 45% und/oder mehr als 55% beträgt. Bei einer entsprechenden Länge der erzeugten Zufallsfolge, wird daher das gesamte PCM-Signal, das durch den Controller (CTR) erzeugt wird, zu einem bandbegrenzten aperiodischen Quasizufalls- oder Zufallssignal mit einem Füllfaktor entsprechend der gewählten Code-Klasse, das sich für die Ansteuerung der Leuchtkörper und besonders von LEDs eignet.
Die Selektion von Codes innerhalb einer Code-Klasse kann aufgrund von EMV-Anforderungen eingeschränkt werden. So ist es beispielsweise bezogen auf das hier diskutierte Beispiel denkbar, nicht alle sechs Codes mit Füllfaktor 50% (siehe Tabelle) zu verwenden, sondern beispielsweise nur zwei oder auch nur einen dieser sechs möglichen Codes. Bei der Verwendung von nur einem Code ergäbe sich allerdings ein periodisches Signal, da dann ja keine Auswahl des Codes aufgrund des Zufallssignals mehr stattfinden kann und das PCM-Signal die Eigenschaft eines Zufallssignal verlieren würde.
Insbesondere bei mittleren Füllfaktoren der PCM-Codes (siehe Tabelle), sind im Übrigen auch sehr hohe Frequenzen möglich. Es besteht daher die Möglichkeit durch die besagte Selektion von bestimmten Codes und durch den Ausschluss von anderen Codes das spektrale Verhalten der PCM-Modulation zusteuern und beispielsweise nur solche Codes als aktive Codes zu erlauben, die vorzugsweise zu niedrigeren Störfrequenzen führen. Somit kann in Abhängigkeit von dem bisher abgestrahlten Spektrum oder dem erwarteten zukünftigen Abstrahlspektrum der nächste aktive Code oder die Menge an zulässigen aktiven Codes bestimmt werden. Auch sollte berücksichtigt werden, dass unter Umständen Codes, die hohe Frequenzanteile besitzen, durch die Ansteuerung, die Zuleitungen und die LEDs selber aufgrund deren Tiefpasseigenschaften nicht mehr dargestellt werden können. Insofern ist es sinnvoll bestimmte kritische Codes entweder nicht darzustellen oder für sehr niedrige Leuchtstärken die Nichtlinearität der LEDs derart zu berücksichtigen, dass durch eine nichtlineare Abbildung der Codes diese auf darstellbare Codes als aktiver Code abgebildet werden. Eine Code-Bit-Folge 0010 könnte so zur Folge 0110 transformiert werden, wobei die erste 1 der Sequenz infolge der Tiefpasseigenschaften des Treibers (DRV, TR1, TR2, TR3), der Zuleitungen (102, 103, 103) und der LEDs (106, 107, 108, R, G, B) nicht dargestellt wird, sodass sich wieder der gewünschte Code 0010 als effektiv durch die LEDs dargestellter aktiver Code ergibt.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung, umfasst daher typischerweise eine Mehrzahl von Lichtstrahlern und/oder LEDs in mindestens zwei, typischerweise jedoch drei oder vier oder mehr verschiedenen Farben. Diese sind typischerweise darauf ausgelegt, an eine elektrische Energieversorgung angeschlossen zu werden. Die Energieversorgung enthält einen elektrischen Stromkreis und eine gemeinsame Potentialreferenz (105). Die Treibermittel (TR1, TR2, TR3, DRV) zum Betreiben der Mehrzahl von Lichtstrahlern und/oder LEDs sind ebenfalls Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Treibermittel (TR1, TR2, TR3, DRV) sind mit den besagten Lichtstrahlern und/oder LEDs und dem Stromkreis verschaltet sowie mit den jeweiligen Strompfaden (102, 103, 104) die zumindest zwei verschiedenfarbigen Lichtstrahlern/LEDs entsprechende Schalter und/oder Regler umfassen. Des Weiteren ist eine Steuerung zum aperiodischen und unabhängigen Öffnen und Schließen der zumindest zweier Schalter oder zumindest zwei Regler vorgesehen. Dabei soll unter dem Öffnen und Schließen im Falle eines besagten Reglers eine Verminderung oder Erhöhung des Energiedurchsatzes durch den jeweiligen Regler zu verstehen sein. Die Steuerung ist dabei an ein drahtgebundenes oder drahtloses Datennetzwerk und/oder eine Datenleitung und/oder einen Daten-Bus angeschlossen. Dabei besitzt die Steuerung eine von außen mittels Programmierung oder unter Zuhilfenahme eines Adressengenerators, der Teil der Vorrichtung ist, veränderliche Bus-Adresse. Diese Bus-Adresse wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung genutzt, um aus dem Datenstrom Daten, insbesondere Datenpakete oder andere Datenbotschaften, herauszufiltern. Sie identifiziert also den jeweiligen Anteil eines zugewiesenen Eingangsdatenflusses und reagiert darauf typischerweise durch Veränderung eines Parameters der Vorrichtung. Beispielsweise ist es denkbar, einen Code oder Teile der Code-Tabelle (CTAB) oder die ganze Code-Tabelle (CTAB) auszutauschen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Größe der Code-Tabelle (CTAB) nicht notwendigerweise 2° betragen muss, wobei n die Länge des Codes bezeichnet. Es ist vielmehr denkbar, dass die Code-Tabelle (CTAB) wesentlich kürzer mit weniger Codes implementiert wird. Es ist also ein wesentliches mögliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass die Selektion der aktiven Codes durch Vorgaben über die besagte Datenschnittstelle beeinflusst wird. Dabei sind typischerweise zumindest zwei der besagten Lichtstrahler LEDs. Die Steuerung (101) erzeugt typischerweise mittels der Treiber (TR1, TR2, TR3) eine Mehrzahl von PCM-Signalen (102, 103, 104). Vorzugsrweise korrelieren die PCM-Signale (102, 103, 104) nicht miteinander. Diese Nicht-Korrelation kann sich auch nur auf Abschnitte der Signale beziehen. Es ist beispielsweise denkbar, dass eine Korrelation erst nach 256 oder 512 oder 1024 oder 2048 oder 4096 Takten auftritt, was aber nicht dem technischen Optimum entspricht. Die Nicht-Korellation ist aber nicht zwingend erforderlich. Jedes der PCM-Signale (102, 103, 104) korrespondiert dabei jeweils mit einer Farbe der Mehrzahl von LEDs (106, 107, 108, R, G, B) und/oder Leuchtstrahlern verschiedener Farben. Dabei wird jedes der PCM-Signale (102, 103, 104) erzeugt, indem jeweils mindestens ein entsprechender, dem jeweiligen PCM-Signal zugeordneter Schalter oder Regler zum Öffnen und Schließen entsprechend dem jeweiligen logischen Zustand des ebenfalls dem jeweiligen PCM-Signal zugehörigen internen PCM-Signals (PCM-S) des jeweiligen Kanals (CHN) der Steuereinheit (101) veranlasst. Dabei ist das Frequenzspektrum des Betrags der Frequenz des PCM-Signals, wie oben beschrieben, bandbegrenzt. Das bedeutet, dass das Signal eine untere Grenzfrequenz ω_u und/oder eine obere Grenzfrequenz ω_o besitzt.
In einer besonderen Ausprägung der Erfindung bestimmt der besagte Datenflussanteil, also typischerweise ein Datenpaket, die Daten zur Bestimmung der jeweiligen aktiven Bereiche der Sende-Codes die die zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs aussenden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Datenflussanteil, also typischerweise ein für die Vorrichtung bestimmtes Datenpaket, eine vordefinierte oder vorprogrammierte Farbpalette in Form einer Untermenge der möglichen aktiven Codes bestimmt. Die Vorrichtung verfügt daher je Leuchtmittel über eine Teilvorrichtung, die diesem Datenflussanteil entsprechende Untermenge der möglichen aktiven Codes in eine Zufallssequenz von Ein- und Ausschaltsignalen und insbesondere in ein PCM-Signal (PCM-S) für die besagten Schalter mit dem vorgewählten Füllfaktor umwandelt.
In einer weiteren Ausprägung umfasst die Steuerung zumindest zwei Register für die Ansteuerung der zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs. Statt zweier Register können selbstverständlich auch Teile von Registern verwendet werden. Diese Register bzw. Registerteile werden jeweils zum Speicher von Werten verwendet, die zum Beispiel die besagte Datenschnittstelle aus einem Datenfluss erhält. Diese Datenflussanteile, insbesondere Datenpakete, werden dann den jeweiligen verschiedenfarbigen LEDs zugeordnet und geben beispielsweise jeweils den besagten Füllfaktor und damit die aktive Code-Klasse vor. Dies kann zum Einen in direkter Weise geschehen in der Form, dass der Inhalt des Datenflussanteils direkt den Füllfaktor widerspiegelt, der verwendet werden soll oder zum Anderen in der Weise geschehen, dass der Inhalt des Datenflussanteils auf den Füllfaktor direkt oder indirekt über weitere Tabellen verweist, der verwendet werden soll. Beispielsweise ist die Verwendung von Farbpaletten denkbar auf die dann der Registerinhalt verweisen kann. Dies ist besonders effizient, wenn z. B. eine Beschränkung auf 16 Farben stattfindet. In diesem Fall müssen nicht alle Daten, sondern beispielsweise nur ein 4-Bit-Datenwort für die Farbe übertragen werden.
Mit Hilfe dieses beispielhaften 4-Bit-Datenwortes wird dann der Füllfaktor jedes einzelnen PCM-Signals (102, 103, 104, PCM-Out) mit Hilfe der Farbpalette bestimmt.
Die Vorrichtung verfügt über eine Steuerung, die dafür eingerichtet ist, den Code-Füllfaktor geeignet einzustellen. Dabei wird wie oben beschrieben festgelegt, welche Art von Codes überhaupt verwendet werden dürfen. In dem hier dargestellten Beispiel eines vier Bit-Codes ergeben sich die möglichen Füllfaktoren von 0%, 25%, 50%, 75% und 100% der beispielhaften Code-Klassen 0 bis 4. Wie der Tabelle oben zu entnehmen ist, sind für die Füllfaktoren, die nahe dem Wert von 50% die maximale Anzahl an Code-Variationen möglich. Wird dieser Code an eine LED gesendet, so beträgt die mittlere Einschaltdauer pro Einschaltzyklus Code-Transmissionsdauer mal Füllfaktor. Das bedeutet, dass das Verhalten einer PWM analog ist, bei der die Datenwerte zum Bestimmen der mittleren Einschaltdauer pro Zeiteinheit der zugehörigen Farb-LEDs zugeordnet werden.
In einer weiteren Ausprägung umfasst die Steuerung zumindest ein weiteres Register für die Ansteuerung der zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs. Statt dieses zusätzlichen dritten Registers können selbstverständlich auch Teile von Registern verwendet werden. Dieses dritte Register bzw. dieser dritte Registerteil wird jeweils zum Speicher eines dritten Wertes verwendet, den zum Beispiel die besagte Datenschnittstelle ebenfalls aus einem Datenfluss erhält. Auch hier ist wieder die direkte Verwendung des Wertes möglich, aber auch die indirekte Verwendung über eine der Farbpalette ggf. zugeordnete Code-Palette. In dem letzteren Fall verweist der Inhalt des dritten Wertes beispielsweise auf die richtige Code-Tabelle. Dieser Datenflussanteil, insbesondere ein Datenpaket, wird bei der direkten Verwendung der aktiven Code-Tabelle zugeordnet und steuert beispielsweise die Selektion der Codes aus der Code-Tabelle
Natürlich ist es dabei grundsätzlich sinnvoll, die Vorrichtung mit einem Gehäuse zu versehen, das im Wesentlichen die Mehrzahl von LEDs, die Treibermittel (TR1, TR2, TR3, DRV) und die besagte Steuerung (101) umgibt.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen elektrischen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme, um so die Maximalströme auf konstanten Maximalwerten zu halten. Dies hat den Vorteil, dass die Farbtemperatur der LEDs konstant gehalten werden kann.
Es wird also zusätzlich zur Vorgabe des PCM-Pulsmusters typischer Weise auch die Amplitude des PCM-Pulssignals geregelt.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung mit einem Farbsensor verbunden sein, die es der Steuereinheit (101) ermöglicht, den Füllfaktor und/oder die Farbtemperatur der LEDs so nachzuregeln, das die erwünschte Farbabstrahlung oder Farbreflektion des bestrahlten Objekts erzielt wird.
So ist es beispielsweise sinnvoll, die Farbtemperatur eines Kanals (CHN, CHN1, CHN2, CHN3) immer dann zu messen, wenn die anderen Kanäle ausgeschaltet sind, was bei nicht korrelierten PCM-Signalen (102, 103, 104, PCM-Out), die auf Zufallssignalen oder Pseudozufallszahlen beruhen, immer wieder der Fall sein wird. Dies ermöglicht es, durch Nachregelung des Maximalstroms und/oder der Maximalspannung und/oder der Maximalenergie die Farbtemperatur sehr einfach nachzuregeln.
In einer weiteren Ausprägung umfasst die Vorrichtung einen elektrischen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalenergie, um so die durch die LEDs aufgenommene Maximalenergie auf konstanten Maximalwerten zu halten. Eine solche Regelung hat im Gegensatz zur Regelung des Stromes den Vorteil, dass die Energiemenge, die umgesetzt wird unter Kontrolle gehalten werden kann.
In einer weiteren Ausprägung umfasst die Vorrichtung einen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme oder der elektrischen Maximalenergie, um so die Maximalströme und/oder Maximalenergie auf konstanten Maximalwerten zu halten, wobei das Gehäuse im Wesentlichen zusätzlich zur Mehrzahl von LEDs, den Treibermitteln (TR1, TR2, TR3, DRV) und der Steuerung (101) nun auch den Regler (PWR) umgibt. Eine solche integrierte Lösung hat den Vorteil, dass die EMV Robustheit weiter erhöht wird.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist die Steuerung zum Identifizieren und Reagieren auf einen Eingangsdatenflussanteil, also dem jeweiligen Datenpaket, in Übereinstimmung mit einem LIN-Datenprotokoll und/oder einem Flexray-Datenprotokoll und/oder einem CAN-Datenprotokoll und/oder einem KNX-Datenprotokoll und/oder einem IP-Datenprotokoll und/oder einem USB-Datenprotokoll und/oder einem HDMI-Datenprotokoll eingerichtet. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, wenn die Einrichtung selbstständig ihre Position im Netzwerk feststellen kann. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung dabei über eine erste Datenschnittstelle und eine zweite Datenschnittstelle verfügt. Die Durchleitung von der ersten Datenschnittstelle zur zweiten Datenschnittstelle sollte dabei vorzugsweise davon abhängen, ob die Datenschnittstelle bereits eine gültige Bus-Adresse erhalten hat. Sofern dies nicht der Fall ist, werden die Datenpakete nicht weitergeleitet.
Dementsprechend ist es auch sinnvoll, wenn die Vorrichtung über eine Funkschnittstelle und/oder eine Bluetooth Schnittstelle und/oder eine WLAN Schnittstelle verfügt.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung umfasst jeder Eingangsdatenflussanteil jeweils ein Datenwort aus einem oder einer Mehrzahl von Bits oder Bytes für jede LED-Farbe. Dabei enthält das Byte 8 Datenbits zum Festlegen der Intensität der jeweiligen LED-Farbe innerhalb eines Bereichs, der den Dezimalzahlen 0 bis 255 entspricht. Die Steuerung ist dabei dafür eingerichtet, den Füllfaktor der jeweils angewandten Codes in Übereinstimmung mit dem Bitinhalt des jeweiligen Datenwortes zu steuern.
In einer weiteren Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Mehrzahl von LEDs rote und/oder grüne und/oder blaue und/oder gelbe und/oder weiße LEDs und/oder UV-LEDs und/oder IR-LEDs.
Dabei kann grundsätzlich die Mehrzahl von LEDs eine serielle und/oder parallele Anordnung von LEDs umfassen.
Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem Beleuchtungsnetzwerk eingesetzt werden. Ein solches erfindungsgemäßes Beleuchtungsnetzwerk umfasst eine zentrale Steuerung zum Erzeugen des besagten Eingangsdatenflusses und eine Mehrzahl von Beleuchtungsvorrichtungen wie zuvor beschrieben. Dabei sollte jeder der Apparate dafür eingerichtet sein, den Datenfluss zu empfangen und seine veränderliche Bus-Adresse während der Initialisierungsphase anders als die übrigen Beleuchtungsvorrichtungen des Beleuchtungsnetzwerks und im Gegensatz zum Stand der Technik selbst zu setzen, um sicherzustellen, dass die Beleuchtungseinrichtungen auf verschiedene Anteile des Eingangsdatenflusses reagieren. Es ist daher von besonderem Vorteil, wenn jede der Beleuchtungseinrichtungen über eine Vorrichtung verfügt, um eine veränderliche Netzwerkadresse (Bus-Adresse) selbst zu erzeugen, die vorzugsweise nur von der Position im Beleuchtungsnetzwerk abhängt. Beispielhafte Verfahren hierzu sind in der DE10256631B4 und der EP1490772B1 und der EP1364288B1 und oder EP2571200A2 offenbart.
Bei einer solchen Art der Autoadressierung erfolgt insbesondere keine Zuweisung einer Bus-Adresse an einen vorbestimmten Endknoten durch die Steuerung. Vielmehr stellt die Steuerung beispielsweise eine Bus-Adresse allen Satelliten geleichzeitig zur Verfügung und die Satelliten entscheiden, ob diese Bus-Adresse für den jeweiligen Satelliten geeignet ist. Wenn diese Entscheidung positiv ausfällt, übernimmt der Satellit die zur Verfügung gestellte Bus-Adresse und signalisiert allen anderen Satelliten, dass diese BusAdresse übernommen wurde bzw. dass nun die Übernahme der nächsten Bus-Adresse durch einen anderen Satelliten erfolgen soll. Diese Signalisierung kann beispielsweise durch die Durchleitung des Datenflusses von der besagten ersten Datenschnittstelle der Beleuchtungsvorrichtung zur besagten zweiten Datenschnittstelle der Beleuchtungsvorrichtung und umgekehrt ab dem Zeitpunkt erfolgen, ab dem die veränderliche Bus-Adresse der Beleuchtungsvorrichtung übernommen wurde.
Bei den oben zitierten Autoadressierungsverfahren wird die Bus-Adresse also nicht einem Satelliten konkret. Es ist somit so, dass die Steuerung dem Netzwerk – also allen Satelliten – eine Bus-Adresse zur (freien) Verfügung stellt. Einzelne Satelliten entscheiden dabei entsprechend diesem Verfahren selbstständig, ob sie diese Bus-Adresse verwenden. Es handelt sich somit nicht um eine Zuweisung bezogen auf einen einzelnen Satelliten, sondern um die Zuweisung der Bus-Adresse zu einer Netzwerk-Position. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die einzelnen Satelliten aufgrund Ihrer Position ihre Bus-Adresse erhalten und nicht vorkonfiguriert werden müssen.
Hierfür kann es auch sinnvoll sein, dass der Satellit die Adresstabelle aller verwendeten Netzwerkadressen (Bus-Adressen) des Beleuchtungsnetzwerks vorhält. Der Satellit wählt selbstständig, bestimmt durch die Position im Kabelbaum, eine der Bus-Adressen aus.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen noch weiter erläutert.
1 zeigt das Spektrum einer bipolaren PWM entsprechend dem Stand der Technik.
2 zeigt den schematischen Aufbau einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung (100) mit drei Gruppen von Lichtstrahlern (R, B, G) (108, 107, 106). Eine Gruppe kann dabei auch nur einen Lichtstrahler und/oder eine LED und weitere elektrische Komponenten und Vorrichtungen enthalten. Die Steuereinheit (101) verfügt in diesem Beispiel über eine Datenschnittstelle (109). Über diese Datenschnittstelle (109) kommuniziert die erfindungsgemäße Vorrichtung (100) mit dem Beleuchtungsnetzwerk, in die die erfindungsgemäße Vorrichtung (100) eingebunden ist. Die Steuereinheit (101) gibt drei PCM-Signale (102, 103, 104) aus, mit denen die Gruppen von Lichtstrahlern (R, G, B, 106, 107, 108) betrieben werden. Dabei soll in diesem Beispiel die mit „R” markierte Lichtstrahlergruppe rotes Licht ausstrahlen, die mit „B” markierte Lichtstrahlergruppe blaues Licht ausstrahlen und die mit „G” markierte Lichtstrahlergruppe grünes Licht ausstrahlen. Somit ist das erste PCM-Signal (102) der rot strahlenden Lichtstrahlergruppe (108, R) zugeordnet, das zweite PCM-Signal (103) der blau strahlenden Lichtstrahlergruppe (107, B) zugeordnet und das dritte PCM-Signal (104) der grün strahlenden Lichtstrahlergruppe (106, G) zugeordnet. Alle Komponenten (101, 106, 107, 108) sind über ein Bezugspotenzial (105) verbunden. In einem Kfz ist dieses Bezugspotenzial vorzugsweise mit der Karosserie verbunden.
3 zeigt einen beispielhaften Basis-Systemtakt (1) der die Position der Flanken des PCM-Steuersignals (4) bestimmt. Die Zeit ist dabei von links nach rechts dargestellt. In dem Beispiel sind die Codes (2), die jeweils aktiv sind, dargestellt. Die möglichen beispielhaften Codes mit beispielhafter Code-Länge 4 sind in der Tabelle oben aufgelistet. Es handelt sich um die bereits dargestellten beispielhaften 4-Bit-Codes. In der Realität sind, wie erwähnt, andere und insbesondere größere Code-Längen sinnvoll. Da die Codes eine Code-Länge von 4 Bit haben, wird mit jedem vierten Takt des Basis-Systemtakts (1) erst eine neue Zufallszahl (5) bestimmt und dann der entsprechende Code als neuer aktiver Code (2) gewählt. Dabei wird das Verfahren zur Bestimmung der Zufallszahl (ZZ) vorzugsweise so gewählt, dass alle Codes des gerade aktiven Füllfaktors mit der gleichen Wahrscheinlichkeit gewählt werden können. In dem Beispiel beträgt der aktive Füllfaktor 50%.
4 zeigt eine beispielhafte Implementation der Steuereinheit (101). Die beispielhafte Steuereinheit verfügt über einen Mikro-Controller (μC), der zusammen mit einer Speichereinheit (RAM/ROM/FLASH) und dem Taktgenerator (CLK) eine Mikrorechnersystem bildet. Die Teilvorrichtungen des beispielhaften Mikrorechnersystems sind über einen internen Daten- und Steuerbus (IBUS) miteinander verbunden. An diesen internen Daten- und Steuerbus (IBUS) ist eine Datenschnittstelle (IF) angeschlossen, über die der Mikro-Controller (μC) mit dem Rest des Beleuchtungsnetzwerks kommunizieren kann. Die Datenschnittstelle (IF) ist dabei mit dem externen Bus (EBUS) verbunden, der zusammen mit der zuvor genannten Datenschnittstelle (IF) mit der zuvor erwähnten externen Datenschnittstelle (109) der 2 identisch ist. Eine Energieversorgung (PWR) versorgt die Vorrichtung mit Energie. Die Energieversorgung (PWR) erhält die elektrische Energie über einen externen Energieanschluss (EXTPWR). Es ist vorteilhaft, wenn der Mikro-Controller (μC) deren Zustand über den internen Bus (IBUS) abfragen kann und dadurch ggf. die Leistung der Vorrichtung verändern kann. Eine Schaltung zur Detektion des Einschaltvorgangs (PWRst), setzt die Vorrichtung in einen definierten Zustand zurück, wenn die externe Energieversorgung der Vorrichtung über den externen Energieanschluss (EXTPWR) eingeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt versucht eine Adresserzeugung (AdrGen) eine im Beleuchtungsnetzwerk nur einmal vorkommende Bus-Adresse zu erzeugen. Diese wird der Schnittstelle (IF) zur Verfügung gestellt. Dieses Basis-Rechnersystem entspricht dabei weitestgehend dem Stand der Technik. Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt nun je PCM-Kanal (CHN, CHN1, CHN2, CHN3) über eine PCM-Treibereinrichtung (DRV, TR1, TR2, TR3) mit einem Ausgangssignal (PCM-Out), die je eines der besagten PCM-Signale (102, 103, 104) als Ausgangssignal (PCM-Out) für eine der zuvor erwähnten Gruppen von Leuchtstrahlergruppen (R, G, B, 108, 106, 107) erzeugt. In dem Beispiel der 4 erzeugt mit Hilfe der Zeitbasis (CLK) ein Zufallsgenerator (ZG) eine Zufallszahl (ZZ) und stellt diese einem Controller (CTR) zur Verfügung. Der Controller erzeugt mit Hilfe der Zeitbasis (CLK), der Code-Tabelle (CTAB) und eines Registerwertes (REG), der den Füllfaktor festlegt, das PCM-Steuersignal (PCM-S). Dieses wird durch einen Treiber (DRV) zu dem besagten nieder-ohmigen Ausgangsignal (PCM-Out) umgesetzt. Der Treiber kann dabei einen Regler enthalten, der den Maximalpegel des PCM-Out-Signals entsprechend einer Vorgabe regelt. Diese Vorgabe kann insbesondere von extern beispielsweise über ein Register oder durch Messung der Farbtemperatur erfolgen. Der Regler kann dabei den Maximalstrom oder die Maximalenergie oder die Maximalspannung ausregeln. Eine Regelung des Maximalstroms ist besonders vorteilhaft. Der Regler ist in diesem Sinne ein Teil des Treibers. Der Treiber verfügt in der Regel über mindestens einen ersten Schalter, der in Abhängigkeit vom PCM-Steuersignal (PCM-S) den Treiberausgang (PCM-Out) mit der Energiequelle, bevorzugt über den Regler, verbindet. In vielen Realisierungen wird der Treiber über eine Push-Pull-Stufe mit zwei Schaltern verfügen, von denen der zusätzlich zweite Schalter den Ausgang (PCM-Out) nur dann beispielsweise mit dem Bezugspotenzial (105) verbindet, wenn der andere zuvor erwähnte erste Schalter geöffnet ist. Als Schalter werden typischer Weise Bipolar- oder Feldeffekt-Transistoren oder ähnliches verwendet. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Komponenten ihren Status an den Mikro-Controller (μC) melden können und von diesem konfiguriert werden können. Der Treiber (DRV) wird dabei durch die Spannungsversorgung (PWR) mit Energie versorgt. Dabei wird über einen separaten Anschluss (Ref) das Referenzpotenzial (105) zugeführt. Über diesen Anschluss wird der Strom der Treiber (TR1, TR2, TR3, DRV) von den Leuchtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und LEDs zurückgeführt. Im Beispiel der 2 sind drei Kanäle (CHN) notwendig. In der 4 ist zur Vereinfachung jedoch nur ein Kanal (CHN) als Repräsentant für die Mehrzahl an Kanälen (CHN1, CHN2, CHN3) einer Steuereinrichtung (101) eingezeichnet. Die besagten PCM-Signale (102, 103, 104) der 2 werden jeweils an einen Ausgang (PCM-Out) je eines Kanals (CHN1, CHN2, CHN3) der Steuereinrichtung (101) angeschlossen. Da es sich nur um ein Beispiel handelt, wird bei den PCM-Signalen in der Folge immer auch ein Signal PCM-Out für einen einzelnen Kanal vermerkt. Dieses Signal PCM-Out repräsentiert jedoch bei der Verwendung mehrerer Kanäle (CHN1, CHN1, CHN3) mehrere PCM-Signale (102, 103, 104). In dem Beispiel der drei PCM-Signale (102, 103, 104) werden diese somit ebenfalls durch den allgemeineren Begriff (PCM-Out) umfasst.
5 zeigt ein beispielhaftes Beleuchtungsnetzwerk mit einer zentralen Kontrolleinheit (CENTR) und vier beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtungen (100), die über einen sternförmigen Bus miteinander verbunden sind.
6 zeigt ein beispielhaftes Beleuchtungsnetzwerk mit einer zentralen Kontrolleinheit (CENTR) und vier beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtungen (100), die über einen sequentiellen Bus miteinander verbunden sind. Dabei verfügt jede der Vorrichtungen über eine weitere zweite Datenschnittstelle. Dies ermöglicht die Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung der veränderlichen Bus-Adresse wie in DE10256631B4 oder der EP1490772B1 oder der EP1364288B1 oder EP2571200A2 offenbart.
7 zeigt eine beispielhafte schematische erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Schnittstellen (IF1, IF2), die jeweils an einen Datenbus (EBUS1, EBUS2) angeschlossen sind. Diese Vorrichtung ist für ein Bussystem entsprechend 6 geeignet. Die Vorrichtung verfügt darüber hinaus beispielhaft über eine Funkschnittstelle (TX/RX).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2631674 A1 [0014]
DE 10256631 B4 [0048, 0058]
EP 1490772 B1 [0048, 0058]
EP 1364288 B1 [0048, 0058]
EP 2571200 A2 [0048, 0058]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Karsten Block, Peter Busch, Ludger Erwig, Franz Fischer, Wilken Pape, Manfred Weißgerber: Elektroberufe. Lernfelder 9–13. Energie- und Gebäudetechnik. 1. Auflage. Bildungsverlag EINS, Troisdorf 2006. ISBN 978-3-427-44464-0. S. 216 ff., 253 ff., 304 [0005]
DIN 5483-1: 1983 – Zeitabhängige Größen: Benennung der Zeitabhängigkeit. Nr. 7.3 [0005]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: • eine Mehrzahl von Lichtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und/oder LEDs in zumindest zwei verschiedenen Farben, die darauf ausgelegt sind, an eine elektrische Energieversorgung gekoppelt zu werden, die einen elektrischen Stromkreis und eine gemeinsame Potentialreferenz (105) enthält; • Treiber (DRV, TR1, TR2, TR3) zum Betreiben der Mehrzahl von Lichtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B), die zumindest zwei mit der Mehrzahl von Lichtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und/oder LEDs und dem Stromkreis verschaltete und den jeweiligen Strompfaden der zumindest zwei verschiedenfarbigen Lichtstrahler entsprechende Schalter und/oder Regler umfassen und • eine Steuerung (101) zum aperiodischen und unabhängigen Öffnen und Schließen der zumindest zwei Schalter oder zumindest zwei Regler, wobei unter Öffnen und Schließen der Regler eine Verminderung oder Erhöhung des Energiedurchsatzes durch die besagten Regler zu verstehen ist, und wobei die Steuerung (101) eine veränderliche Bus-Adresse hat, um einen jeweiligen Anteil eines zugewiesenen Eingangsdatenflusses zu identifizieren und darauf zu reagieren und wobei der Datenflussanteil dieser Steuerung (101) mittels der besagten veränderlichen Bus-Adresse zugewiesen ist, • wobei zumindest zwei der besagten Lichtstrahler (106, 107, 108, R, G, B) LEDs sind und • wobei zumindest die besagte die Steuereinrichtung (101) eine Mehrzahl von PCM-Signalen (102, 103, 104, PCM-Out) erzeugt und • wobei jedes PCM-Signal (PCM-Out, 102, 103, 104) jeweils einer Farbe der Mehrzahl von LEDs und/oder Leuchtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) verschiedener Farben entspricht und • wobei der logische Zustand jedes der PCM-Signale (PCM-Out, 102, 103, 104) durch das Öffnen und Schließen eines der zumindest zwei Schalter oder Regler zum Öffnen und Schließen entsprechend dem jeweiligen logischen Zustand zumindest eines PCM-Steuersignals (PCM-S) bestimmt wird und • wobei das Frequenzspektrum des Betrags der Frequenz des jeweiligen PCM-Signals (PCM-Out, 102, 103, 104) und/oder des jeweiligen PCM-Steuersignals (PCM-S) bandbegrenzt ist und • wobei ein Datenflussanteil des Datenstromes auf einem Datenbus (EBUS, 109) oder eines funkgestützten Datenstroms Daten zur direkten oder indirekten Bestimmung des jeweiligen Füllfaktors der jeweiligen zumindest zwei PCM-Signale (PCM-Out, 102, 103, 104) der zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs (106, 107, 108, R, G, B) oder Lichtstrahler umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (101) zumindest zwei Register (Reg) oder zumindest zwei Teile von Registern für die zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs und/oder Leuchtstrahler umfasst, die jeweils zum Speicher respektiver Datenwerte des Datenflussanteils für die zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs und/oder Leuchtstrahler eingerichtet sind, wobei die Steuerung (101) dafür eingerichtet ist, die Datenwerte zum Bestimmen des Füllfaktors des PCM-Signals (PCM-Out, PCM-S, 102, 103, 104) der jeweils zugehörigen Farb-LEDs direkt oder indirekt über eine Farbtabelle zu verwenden.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein PCM-Signal (PCM-Out, PCM-S, 102, 103, 104) ein digitales Signal ist, das zumindest in einer möglichen Betriebslage eine Zufallsfolge oder Pseudozufallsfolge mit einem Füllfaktor ist, der von 50% verschieden ist und/oder kleiner als 45% ist oder von 50% verschieden ist und/oder größer als 50% ist.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (101) zumindest ein drittes Register oder zumindest einen Teil eines Register (Reg) umfasst, die jeweils zum Speichern zumindest eines dritten Datenwertes des Datenflussanteils eingerichtet ist, wobei die Steuerung (101) dafür eingerichtet ist, die Datenwerte zum Bestimmen der zulässigen Codes für die Kodierung des PCM-Signals (102, 103, 104, PCM-Out) der jeweils zugehörigen Farb-LEDs direkt oder indirekt über eine Code-Tabelle zu verwenden.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (101) zumindest Register (Reg) oder andere Speichermittel (z. B. Ram/ROM/FLASH) oder eine feste Verdrahtung aufweist, die die zulässigen Codes für die Kodierung des PCM-Signals (102, 103, 104) der jeweils zugehörigen Farb-LEDs oder Algorithmen und/oder Parameter zu deren Bestimmung enthalten.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die ein Gehäuse umfasst, das im Wesentlichen die Mehrzahl von LEDs, die Treiber (TR1, TR2, TR3, DRV) und die Steuerung (101) umgibt.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen elektrischen Regler (DRV) zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme, um so die Maximalströme auf konstanten Maximalwerten zu halten.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen elektrischen Regler (DRV) zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalenergie, um so die durch die LEDs aufgenommene Maximalenergie auf konstanten Maximalwerten zu halten.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme oder der elektrischen Maximalenergie, um so die Maximalströme auf konstanten Maximalwerten zu halten, wobei das Gehäuse im Wesentlichen zusätzlich zur Mehrzahl von LEDs, den Treibern (TR1, TR2, TR3, DRV) und der Steuerung (101), den Regler umgibt.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung zum Identifizieren und Reagieren auf den jeweiligen Eingangsdatenflussanteil in Übereinstimmung mit einem LIN-Datenprotokoll oder einem Flexray-Datenprotokoll oder einem CAN-Datenprotokoll oder einem KNX-Datenprotokoll oder einem IP-Datenprotokoll oder einem USB-Datenprotokoll oder einem HDMI-Datenprotokoll eingerichtet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die Vorrichtung über eine Funkschnittstelle und/oder eine Bluetooth-Schnittstelle und/oder eine WLAN-Schnittstelle verfügt
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Eingangsdatenflussanteil jeweils ein Datenwort umfasst, das den Füllfaktor zum Festlegen der Intensität der jeweiligen LED-Farbe enthält, und die Steuerung dafür eingerichtet ist, den Füllfaktor zumindest eines PCM-Signals in Übereinstimmung mit dem Bitinhalt des jeweiligen Datenwortes zu steuern.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von LEDs rote und/oder grüne und/oder blaue und/oder gelbe und/oder weiße LEDs und/oder eine UV-LED und/oder eine IR-LED umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von LEDs eine serielle und/oder parallele Anordnung von LEDs umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest einen Zufallszahlgenerator (ZG) und/oder einen Pseudozufallszahlgenerator umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest eine Code-Tabelle (CTAB) umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung mehr als eine, zumindest aber zwei Code-Tabellen (CTAB) umfasst, die durch einen Register-Wert selektiert werden.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Farbpalette umfasst, die einen Füllfaktor in Abhängigkeit von einem Register-Wert für zumindest einen Kanal (CHN) vorgibt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest eine Datenschnittstelle (IF, 109) umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest einen Datenspeicher (z. B. RAM/ROM) umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest eine Energieversorgung (PWR) umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest eine Teilvorrichtung (PWRst) umfasst, die die Vorrichtung in einen definierten Zustand versetzt, wenn diese aus einem Zustand ungenügender Energieversorgung in einen Zustand genügender Energieversorgung übergeht.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung mindestens zwei PCM-Signale (102, 103, 104, PCM-Out) ausgibt, die bei Bildung einer Auto-Korrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion nicht miteinander korrelieren.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung mindestens zwei PCM-Signale (102, 103, 104, PCM-Out) ausgibt, die bei Bildung einer Auto-Korrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion erst nach mindestens 256 oder 512 oder 1024 oder 2048 oder 4096 Takten miteinander korrelieren.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung über einen Farbsensor verfügt, der die abgestrahlte Farbe des Lichts der Mehrzahl von Leuchtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und/oder von LEDs oder die Farbe des reflektierten der Mehrzahl von Leuchtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und/oder von LEDs vermisst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 25, wobei die Vorrichtung die Farbtemperatur einer einzelnen Mehrzahl von Leuchtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und/oder von LEDs vermisst, wenn nur eines der PCM-Signale (102, 103, 104, PCM-Out) aktiv ist und die zugehörige Mehrzahl von diesem PCM-Signal zugehörigen Leuchtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und/oder von diesem PCM-Signal zugehörigen LEDs mit Energie versorgt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 26, wobei die Vorrichtung die Farbtemperatur einer einzelnen Mehrzahl von Leuchtstrahlern (106, 107, 108, R, G, B) und/oder von LEDs mit Hilfe des Messwerts der Farbtemperatur nachregelt, indem der Maximalstrom und/oder die Maximalspannung und/oder die Maximalenergie des zugehörigen PCM-Signals nachgeregelt wird.
Ein Beleuchtungsnetzwerk, umfassend a. eine zentrale Steuerung (CENTR) zum Erzeugen eines Eingangsdatenflusses b. und eine Mehrzahl von Beleuchtungsvorrichtungen (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, c. wobei jeder der Beleuchtungsvorrichtungen dafür eingerichtet ist, den Datenfluss zu empfangen und seine veränderliche Bus-Adresse anders mittels einer Autoadressierungsvorrichtung (AdrGen) zusetzen, um so auf verschiedene Anteile des Eingangsdatenflusses zu reagieren.
Ein Beleuchtungsnetzwerk nach Anspruch 28 wobei jeder der Apparate über eine Autoadressierungsvorrichtung (AdrGen) verfügt, um eine veränderliche Bus-Adresse selbst zu erzeugen, die von der Position im Beleuchtungsnetzwerk abhängt.
Beleuchtungsnetzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 29 a. wobei eine zentrale Steuerung (CENTR), die Teil des Beleuchtungsnetzwerks ist, einer Mehrzahl von Satelliten und/oder Beleuchtungsvorrichtungen gleichzeitig eine Bus-Adresse zur Verfügung stellt und b. wobei die besagten Satelliten und/oder Beleuchtungsvorrichtungen aufgrund ihrer Position am Kabelbaum des Netzwerkes entscheiden, ob diese Bus-Adresse ihre neue veränderliche Bus-Adresse ist.
Beleuchtungsnetzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 30 wobei ein Satellit und/oder eine Beleuchtungsvorrichtung eine Adresstabelle aller oder eines Teils der verwendeten Netzwerkadressen (Bus-Adressen) des Beleuchtungsnetzwerks vorhält.
Beleuchtungsnetzwerk nach Anspruch 31 wobei ein Satellit und/oder eine Beleuchtungsvorrichtung selbstständig aufgrund der Position im Kabelbaum eine der Bus-Adressen der Adresstabelle als veränderliche Bus-Adresse auswählt.
Verfahren zur Erzeugung eines PCM-Signals wobei a. Zuerst zu Beginn eines Code-Zyklus basierend auf einem vorgegeben Füllfaktor ein aktiver Code erzeugt oder selektiert wird, b. dessen Bits in einem weiteren Schritt dann sequentiell als Teil des PCM-Signals in einer vorgegebenen Reihenfolge herausgegeben werden c. woraufhin in einem weiteren Schritt der Code-Zyklus mit dem Ende des Herausgebens des letzten Bits des aktiven Codes der nächste Code-Zyklus mit Schritt a) beginnt.
Verfahren zur Erzeugung eines PCM-Signals wobei das PCM-Signal ein Zufallssignal oder Pseudozufallssignal ist, dessen relativer Füllfaktor kleiner als 45% und/oder größer als 55% ist.
Verfahren nach Anspruch 33 oder 34 wobei zumindest zeitweise mindestens zwei verschiedene Codes zu verschiedenen Zeiten und nicht überlappend und mit einem gleichen Füllfaktor als Teil des PCM-Signals ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 35 wobei eine Zufallszahl (ZZ) oder ein Zufallssignal oder ein Pseudozufallssignal oder eine Pseudozufallszahl bestimmt, welcher der mindestens zwei verschiedenen Codes als aktiver Code selektiert oder erzeugt und ausgegeben wird.
Verfahren zur Erzeugung eines PCM-Signals nach einem oder mehreren der Ansprüche 35 bis 36 wobei nicht alle möglichen Codes mit gleichem Füllfaktor und gleicher Code-Länge als aktive Codes verwendet werden.
Verfahren zur Erzeugung eines PCM-Signals nach einem oder mehreren der Ansprüche 35 bis 37 wobei in Abhängigkeit von dem bisher abgestrahlten Spektrum oder dem erwarteten zukünftigen Abstrahlspektrum der nächste aktive Code oder die Menge an zulässigen aktiven Codes bestimmt wird.
Verfahren zur Erzeugung eines ersten PCM-Signals nach einem oder mehreren der Ansprüche 35 bis 38 wobei dieses zusammen mit einem zweiten PCM Signal, das ebenfalls nach einem oder mehreren der Ansprüche 35 bis 38 erzeugt wird, erzeugt wird, wobei das erste PCM-Signal und das zweite PCM-Signal nicht oder weniger als 10% oder 25% miteinander korrelieren.
Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie wobei der Verbraucher mit einer elektrischen Leistung versorgt wird, die mit einem PCM-Signal, das gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39 erzeugt wird, moduliert ist.
Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 35 bis 40 mit einem PCM-Signal wobei der Verbraucher ein Lichtstrahler und/oder eine LED ist.
Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 35 bis 41 wobei der Füllfaktor durch eine Datenbotschaft bestimmt wird, die über ein Datennetzwerk erhalten wird.
Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 35 bis 42 wobei mindestens ein als aktiver Code zulässiger Code oder ein aktiver Code durch eine Datenbotschaft bestimmt wird, die über ein Datennetzwerk erhalten wird.
Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 35 bis 42 wobei mindestens ein aktiver Code einer Code-Tabelle (CTAB) in Abhängigkeit von einer Zufallszahl (ZZ) und/oder einem Zufallssignal und/oder einer Pseudozufallszahl und/oder einem Pseudozufallssignal entnommen wird.
Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass Sie ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 44 durchführt.